变幅脉冲充电技术在直流电源装置中的应用 吴建新

脉冲电源的原理与应用1. 脉冲电源的基本原理脉冲电源是一种产生脉冲信号并将其转换为电能的设备。

要理解脉冲电源的工作原理，首先需要了解以下关键概念：1.1 脉冲信号脉冲信号是一种具有高幅度和短持续时间的电信号。

它由突发的大电流或电压冲击产生，并在一小段时间内迅速变化。

脉冲信号通常用于电子设备中的特定应用，例如测量、通信和电器控制等。

1.2 稳压电源稳压电源是指能够在负载变化时保持恒定输出电压的电源。

它通常由稳压器电路和电源变压器组成。

脉冲电源可以使用稳压电源作为其电能转化的基础。

1.3 变压器变压器是电力系统中常用的电气设备，用于改变交流电的电压等级。

脉冲电源中的变压器主要用于将输入电压转换为适合特定应用的输出电压。

1.4 整流器整流器用于将交流电转换为直流电。

在脉冲电源中，整流器常用于将变压器输出的交流电转换为直流电，以供脉冲电源的其他部分使用。

2. 脉冲电源的应用领域脉冲电源由于其特殊的电能转换特性，被广泛应用于以下领域：2.1 无线通信脉冲电源用于为基站、移动通信设备和无线传感器等提供稳定的电源。

其高效能转换特性使得脉冲电源在无线通信领域中备受青睐。

2.2 测量仪器许多测量仪器需要短暂且高能量的脉冲电源。

脉冲电源在测试设备、示波器和信号发生器等测量仪器中的应用非常重要。

2.3 电子设备脉冲电源在电子设备中的应用广泛。

例如，它们用于驱动电子闪光灯、激光器、电子镜等高能量设备，也可以用于峰值检测电路、宽带放大器等信号处理设备。

2.4 医疗设备某些医疗设备，如心脏起搏器和医用激光器，需要稳定而可靠的能量供应。

脉冲电源在医疗设备中起着至关重要的作用，保证设备的正常工作。

3. 脉冲电源的优势和挑战脉冲电源相较于传统的电源技术具有以下优势：3.1 高效能转换脉冲电源能够高效地将电能转换为脉冲信号，从而减少能源的浪费和损耗。

3.2 小型化和轻量化脉冲电源常使用高频变换方式，使得设备可以更小巧、轻量化，适用于特殊场合和便携式设备。

关于电能可以倍增的探讨陈定富【摘要】直流脉动电源对电容器脉动充电,在该电容器由同一起点被充电到相同电压值时,若其脉宽周期比越小,则直流脉动电源所消耗的电能越小.因为具有相同电压的电容器的输出电能是一样的,所以该电容器的输出电能最终会大于输入电能,实现电能的倍增.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2011(000)010【总页数】2页(P10,13)【关键词】直流脉动电源;脉宽周期比;脉动充电;电能倍增【作者】陈定富【作者单位】河北宣化钢铁公司【正文语种】中文能量守恒，众所周知。

然而在用直流脉动电源对电容器脉动充电时出现的结果却令人意外，电能可以倍增。

因我们水平，手段有限，给出的解释未必正确。

然而若其不谬，相信可为能源建设作些贡献。

通常情况下直流恒压电源（1）经开关（2），电阻（3）对电容器（4）充电的线路如图1所示，其电源电压为U，充电平均电流为I，充电时间图1 直流恒压充电线路图Figure1 DC constant votage charge circuit为T，电容器由0被充电到某一电压值为Uc。

充电曲线如图2所示，充电电流，电压变化规律分别为：i=（U/R）*e∧（-t/RC），u=U-Ue∧（-t/RC），式中R 为电阻，C为电容，t为时间。

若该电源改用脉宽周期比（空度比）为1/N的脉动方式向同一电容器充电，脉冲宽度小于直流恒压充电过程所用时间的宽度，由于电容器的充电特性，其充电曲线如图3所示。

此时充电平均电压为U/N，充电平均电流为I/N，充电时间为NT，电容器电压仍会由0被充电到同一电压值Uc。

图2 直流恒压充电曲线Figure 2 Dc constant votage由以上两图比较可知，图1中的连续充电曲线在图2中变为阶段的充电曲线。

图2中的充电电流在无脉冲时降为零，电容器上的电压保持断电时的电压值；在有脉冲时，电压，电流曲线仍按原有规律进行变化。

从以上两图可以看出，同一电容器由0被充电到相同电压值Uc时，不同的充电方式其输入电能也大不相同。

毕业设计(论文) 设计(论文)题目：电磁发射用脉冲电源的设计电磁发射用脉冲电源的设计摘要随着电磁发射技术的不断发展，其在国防建设以及国民生产中的应用也越来广泛。

高功率脉冲电源作为电磁发射技术的主要组成部分，也越来越受到人们的关注。

为了满足空间电磁发射技术的需要，高精度脉冲电源系统就显得非常重要，而脉冲电源的主电路拓扑结构的设计就成了一个重要的研究问题。

本论文主要介绍了电磁发射仿真实验中的脉冲电源系统的主电路的拓扑结构、特性，并运用saber电路仿真软件对主电路进行理论仿真。

主要完成的工作有：1.建立了脉冲电源主电路的数学模型：介绍了毫秒级（精确到百微秒级）脉冲电源系统的组成以及重要元件和相关参数进行介绍，同时分析了各个元件在主电路中所起到的作用，同时指明各元件的选择依据，通过理论上的软件仿真，从而确定了脉冲电源系统中各功率元件的参数。

2.通过在saber电路仿真软件中对脉冲电源的电路拓扑结构的仿真，获得电路中不同线路电流、电压随着时间的变化曲线，从而确定它们在短时间内（毫秒或者微秒级）的变化效果，并对此进行分析，通过调节，最终获得最佳的脉冲电源主电路拓扑结构以符合电磁发射对脉冲电源的要求。

关键词：电磁发射、脉冲电源、拓扑结构、仿真With the design of pulse power electromagnetic launchABSTRACTWith the continuous development of electromagnetic launch technology, its application in national defense construction and national production are more widely. High power pulse power as the main part of the electromagnetic launch technology, is becoming more and more get the attention of people.In order to meet the needs of space electromagnetic launch technology, high precision pulse power system is very important, and the design of the main circuit topology of pulse power supply is an important research question. This paper mainly introduced the electromagnetic emission experiments of pulse power system of main circuit topology structure, properties, and using saber circuit simulation software simulation was carried out on the main circuit theory. The main works are as follows:1. Established the mathematical model of pulse power main circuit: Introduces the composition of millisecond pulse power supply system and introduces the important components and related parameters, and analyzes the various elements play a role in the main circuit, at the same time, indicate the components selection basis,through the theory of software simulation, which determine the pulse power supply power components of the system parameters.2. Through the saber in the circuit simulation software simulation of pulse power supply circuit topology, different line current and voltage in the circuit are obtained with the change of time curve, to identify them in a short period of time (milliseconds or microsecond) change effect, and by, adjusting, finally get the best pulse power main circuit topology structure to conform to the requirements of the electromagnetic emission of pulse power supply.Key words: electromagnetic launch, pulse power, topology structure, simulation目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1 课题的背景及意义 (1)1.1.1电磁发射技术的发展及背景意义 (1)1.1.2脉冲电源的背景和意义 (2)1.2课题的研究现状 (3)1.2.1电磁发射技术的国内外研究现状及应用 (3)1.2.2脉冲电源的应用及研究现状 (5)1.3课题的应用前景 (10)1.4 电磁发射用脉冲电源的设计课题的研究意义 (11)1.5本文结构 (12)第二章脉冲电源的原理 (13)2.1等效模型在电源电路中的应用 (13)2.2电磁发射对脉冲电源的要求 (16)2.3本文采用的脉冲形成系统的形式 (18)2.4脉冲电源的设计要求 (19)2.5本章小结 (19)第三章脉冲电源的结构 (20)3.1概述 (20)3.2脉冲电源总体结构 (21)3.3脉冲电源的单个模块拓扑结构 (22)3.4脉冲电源的单个模块中各元器件的参数选择 (24)3.4.1储能电容器的参数设计 (24)3.4.2续流支路吸能电阻R (24)3.4.3调波电抗器L (25)3.4.4放电开关 (25)3.5脉冲电源的多个模块模型 (26)3.5.1多个模块串联结构拓扑 (26)3.5.2利用Marx发生器开关管 (28)3.6本章小结 (29)第四章脉冲电源单个模块结构的saber仿真 (30)4.1仿真电路的制定和元器件参数的选择 (30)4.2初始步长和瞬态分析终止时间的设置 (30)4.3仿真结果分析 (31)4.3.1脉冲电流波形 (31)4.3.2各支路电流和电压波形 (33)4.4本章小结 (36)第五章总结和展望 (37)参考文献 (38)致谢 (41)南京工业大学本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1 课题的背景及意义1.1.1电磁发射技术的发展及背景意义伴随着物理技术不断的进步和发展，使目前发射装置如大炮、火箭等类型的发射器已经不能满足现代人类对发射能力需求的更高要求，正是在此情况下产生了新一代超高速的电磁发射推进技术。

铅酸蓄电池高频脉冲恒能量充电方式的研究景宁，韩明武哈尔滨工业大学电气工程学院，哈尔滨 (150001)E-mail: judgepanzer@摘要：本文根据铅酸蓄电池最佳充电曲线，结合蓄电池的能量接受特性，分析在高频脉冲电流的作用下，蓄电池的充电效果。

同时依据高频能量脉冲的优点，阐述了以高频恒能量断续三角波电流为充电电流为蓄电池充电的构想。

应用反激式电路拓扑结构，通过控制高频变压器原边开关管导通时间达到控制能量维持恒定的目的，以此实现缩短充电时间，控制电池发热量，提高充电效率，延长蓄电池使用寿命的目的。

关键词：铅酸蓄电池；充电曲线；恒能量；高频变压器中图分类号：TM51．引言在铅酸蓄电池广泛应用的今天，如何为其更快更好的充电，成为各国学术界，工业界关注的问题。

同时也成为各蓄电池充电机生产厂商竞争的焦点。

通过对铅酸蓄电池充放电机理的研究，蓄电池充电方式逐渐由早期的恒压，恒流充电方式过度到多阶段恒压，恒流充电，以期充电电流更符合最佳充电曲线，避免蓄电池的极化效应，同时减小电极析出气体的数量。

近些年，随着电力电子技术的发展，开关电源技术逐渐广泛应用于各工业电子变流装置中，为电力，电子设备供电。

因此，人们也将目光转向了以脉冲电流方式为蓄电池充电的方法研究中。

人们逐渐认识到，蓄电池的脉冲充电方式不仅可以缩短充电时间，而且在避免电极极化，控制温升，减少析气量方面有特殊的能力[1]。

本文介绍的是一种新颖的铅酸蓄电池充电方法，利用开关电源输出高频断续三角波，为铅酸蓄电池进行脉冲充电。

2．铅酸蓄电池的充电特性铅酸蓄电池的充放电过程互为可逆反应。

可逆过程既是热力学的平衡过程。

为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电，必须尽量使通过电池的电流小一些。

理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。

但实践表明在蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行,而这个数值又因为电极材料，溶液浓度等各种因素的差别，在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。

脉冲式高效率LLC谐振变换电池充电器赵振兴;胡晓东【摘要】结合快速脉冲充电方法,利用蓄电池经过瞬时放电去极化后受电能力较强的特点,同时结合蓄电池的脉冲充电曲线,合理选择谐振腔电压增益和谐振频率点,给出了一种LLC谐振式充电器的设计方法,解决了传统LLC谐振变换充电器轻载条件下效率低的问题,提高了充电器充电全过程的综合效率.方案在一个输入390 VDC,输出48～75 VDC,输出功率720 W的样机上得到验证,结果表明,充电器峰值效率达94.7％,最低效率89.4％,全过程的综合效率达92.3％.【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(028)001【总页数】7页(P25-30,34)【关键词】综合效率;LLC谐振变换器;脉冲充电【作者】赵振兴;胡晓东【作者单位】湖南工程学院电气信息学院,湘潭 411104;湖南工程学院电气信息学院,湘潭 411104【正文语种】中文【中图分类】TM460 引言蓄电池在工业生产、交通以及物流运输等领域得到普遍应用，市场需求要求蓄电池充电设备应当具备高功率密度、充电速度快、电能变换效率高的特点.目前针对蓄电池充电设备的研究主要集中在快速充电方法和充电设备的变换效率上[1-3].做为一种比较先进的拓扑结构，LLC谐振变换器在充电设备中的应用近几年得到了广泛关注[4-8].LLC谐振变换器具备下列优点[4]：⑴功率开关管可以实现零电压开通(ZVS)，大大降低了开关损耗；⑵次级整流二极管可以实现零电流关断(ZCS)，大大降低了次级整流二极管的电压应力和开关损耗；⑶输出不需要滤波电感，降低损耗的同时减小了设备的体积；⑷工作在PFM模式，EMI小，变换效率高，功率密度大.因此LLC 谐振变换器对蓄电池充电器设计无疑是具备较大吸引力的.但是LLC谐振变换器在轻载时工作频率高于谐振频率，变换器进入了电流连续模式(CCM模式)，此时，MOSFET的关断电流增大，次级整流二极管失去ZCS特性，变换效率降低，且随着频率增大，变换器的效率快速下降，因而降低了整个充电过程的综合效率.近年来，为了提高LLC谐振变换充电器的轻载效率，很多学者进行了大量的研究，主要成果有如下几个方面：文献[4]采用一个双向功率开关器件实现双变压器可控并联，通过改变激磁电感和谐振电感比值k，调节重载和轻载时的输出电压增益，实现轻载时效率的提高.但控制复杂，成本增加(增加了一个变压器和一个双向可控开关器件)；文献[5-6]在轻载时采用Burst模式，降低轻载时的开关频率，提高轻载时变换器效率，但采用该方法会使得控制复杂，且充电时过于频繁的扰动电流将对电池寿命产生不良影响.文献[7-8]采用蓄电池的V-I平面曲线来规划谐振腔的设计点，有效拓宽了变换器的高效率区间，但是仍无法避免轻载时LLC谐振变换器进入CCM模式.本文结合快速脉冲充电方法，利用蓄电池经过瞬时放电去极化后受电能力较强的特点，使LLC谐振变换器避免工作在轻载状态，同时结合蓄电池的脉冲充电曲线，合理选择谐振腔电压增益和谐振频率点，解决了LLC谐振变换器工作在轻载状态进入CCM模式时，MOSFET的关断电流增大，次级整流二极管失去ZCS特性而造成变换效率降低的问题，给出了一种LLC谐振式充电器的设计方法，实现全充电过程LLC变换器基本工作在电流断续模式(DCM)，提高LLC谐振变换器整个充电过程的综合效率.1 LLC谐振变换器FHA及区间效率分析1.1 LLC谐振变换器基波分析(FHA)图1所示是半桥LLC谐振变换器拓扑结构图.Vin为采用升压拓扑的有源功率因素校正(APFC)输出的直流电压，当电网电压波动时，APFC模块具备稳压功能，保证电压Vin稳定，因此后级LLC谐振DC/DC变换器的电压增益设计可以不需考虑电网的波动；Q1和Q2为构成半桥电路的功率MOSFET；次级采用全波整流.图1 半桥LLC谐振变换器关于LLC谐振变换器的工作原理及FHA模型在文献[9]中有详细描述.根据FHA模型分析，由Cr、Lr和Lm构成的谐振腔存在两个谐振频率：(1)(2)为简化后续分析，给出一些重要的定义：(3)式中，RL为变换器的负载电阻，Np和Ns分别为变压器初级和次级绕组匝数.谐振腔的直流增益表达式为：(4)根据公式(4)可以得到增益曲线如图2所示.根据LLC变换器工作频率的不同，可以分为3个区域.从图2中可以清楚的看出：在区域1，工作频率fs大于谐振频率fr1，LLC谐振变换器的功率开关管工作在ZVS导通状态，但次级整流二极管失去ZCS关断特性，随着工作频率的继续增大，变换器的效率快速下降；在区域2，fr2<fs≤fr1，LLC谐振变换器功率开关管工作在ZVS导通状态，次级整流二极管工作在ZCS关断状态，整个变换器的效率较高；区域3，功率开关管失去ZVS导通特性，使LLC谐振变换器工作在不安全状态，应尽量避免LLC谐振变换器工作在该区域.开关频率过低或者负载过重可能导致LLC谐振变换器进入该区域，因此必须有快速可靠的保护电路.图2 基于FHA的LLC谐振变换器典型增益特性曲线1.2 区间效率分析传统的铅酸蓄电池三阶段充电法的充电曲线如图3所示，在起始的恒流充电(constant current：CC)阶段，输出电压随着充电的进行非线性增加；当电压达到设定电压点时，充电器转为恒压充电(constant voltage：CV)阶段，在此阶段，随着充电的进行，输出电流非线性减小；当输出电流减小到一定程度后进入浮充阶段，保持一个恒定的小电流恒流充电，在此过程中输出电压略有升高，直到充电结束.可见，在整个充电过程，变换器的输出功率和输出电压在一个较大的范围内变化.通常的充电器设计方法是将恒流到恒压的转折点(此时为输出功率的峰值点)做为谐振腔谐振频率的设计点[7-8]，这样在输出功率峰值点附近可以获得较高的效率.但在充电的起始阶段和结束阶段，变换器的输出功率较小，变换器通过提高工作频率来调节输出功率，从而使变换器在相当长一段时间内工作在图2所示的低效率区域1.图3 铅酸蓄电池自适应三阶段充电曲线图2所示的3个工作区域，除区域3如前所述应尽量避免进入外，区域1和区域2都是LLC谐振变换器可能的工作区域.图4给出了这两个区域中LLC谐振变换器在不同工作频率时的电流波形.由图4可见，在区域1中，变换器关断电流增大，主功率开关管关断损耗因此增大，次级整流二极管失去ZCS关断特性，次级整流二极管因此产生关断损耗，且工作频率越高，这种关断损耗越大，因此LLC谐振变换器进入区域1后，随工作频率的升高，LLC谐振变换器的变换效率迅速降低.在区域2，fs=fr1时，主功率开关管可实现ZVS导通，关断电流等于激磁电流(其值较小)，次级整流二极管实现ZCS关断，因此可以获得较高的效率；fr2<fs<fr1时，主功率开关管可实现ZVS导通，次级整流二极管实现ZCS关断，但因为存在一段续流时间变换器不向次级传递能量，因此其效率相对谐振点有所降低但仍能保持一个较高的数值.图4 区域1和区域2的特征谐振频率点(fs=fr1)是电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM)的分界点.当进入CCM模式后，LLC谐振变换器的主功率开关管的关断损耗随频率的增加而增加，次级整流二极管失去ZCS特性，关断损耗也随频率迅速增大.因此，LLC谐振变换器进入区域1后，开关损耗随频率的增加而快速增加是造成LLC谐振变换器运行在区域1效率较低的主要原因.2 优化设计与分析2.1 斜顶脉冲快速充电原理根据最低析气率的马斯曲线(图5a)，蓄电池在初始充电时可接受的电流较大，但随着充电的进行，衰减较快，相关研究表明，通过瞬时大电流放电去极化，可以使蓄电池可接受电流的曲线不断右移(图5b)[10]，这是快速充电的理论基础.采用脉冲充电方式，充电初期的电流远大于传统三阶段充电法的初充电流；采用脉冲充电方式，充电末期的电流也远大于传统三阶段充电法的末期电流，LLC谐振变换器在充电初期和末期的输出功率增大，可有效避免LLC谐振变换器进入低效率的CCM 模式.另外，去极化放电负脉冲电流因为持续的时间非常短(通常为ms级别)，对综合效率的影响可以忽略不计.图5 马斯曲线(a)和快速充电曲线(b)2.2 LLC谐振变换充电器控制环路设计如前所述，为了使充电电流符合马斯曲线，采用恒压脉冲方式，充电电流会呈现为斜顶脉冲电流.控制系统的环路如图6所示，电压环为外环，电流环为内环，构成恒压限流控制环，可限制脉冲电压初始阶段出现过大的电流，也可以保证在出现过载或短路时，调节系统会使变换器的工作频率增大，避免变换器进入不安全的区域3.图6 简化的恒压限流控制环路采用恒压脉冲充电的充电曲线如图7所示.在脉冲的起始阶段，因限流的结果，存在一小段恒流段，之后进入恒压，充电电流逐渐衰减，吻合马斯曲线.根据电池接受电流能力的变化，脉冲电压的幅值逐渐抬升，充电电流逐渐减小.图7 铅酸蓄电池脉冲充电简化曲线2.3 LLC谐振变换充电器增益与谐振点设计在采用LLC谐振变换电路的充电器对蓄电池充电过程中，负载不同于固定阻值的无源负载，负载阻抗是变化的.在充电的起始阶段，蓄电池接受电流的能力较大，等效阻抗较小，LLC谐振变换器的输出电压较低，由公式(3)可知，起始阶段谐振腔的Q值较大，而到充电的结束阶段，LLC谐振变换器输出电压较高，输出电流较小，蓄电池的等效阻抗较大，谐振腔的Q值较小.这种Q值变化，存在于恒压充电脉冲持续的整个过程中.不同Q值的对比仿真如图8(a)所示.由仿真可知，随着充电的进行，Q值逐渐变小，为维持输出电压恒定，变换器的频率会逐渐升高.这个特性有利于谐振变换器的工作频率在区域2中向谐振点靠拢，有利于提高变换器的效率.因此结合图6和图7(a)，将图6中的Vmin作为单位增益设计点(谐振频率点).k值为激磁电感与谐振电感的比值，不同k值的增益仿真如图8(b)所示，由仿真可知，k值较小的谐振腔，增益调节范围大，k值较大的谐振腔，增益调节范围小，在相同的增益调节范围内，k值较小的谐振腔频率调节范围小，这有利于降低开关损耗，但较小k值的谐振腔激磁电流较大，又使得导通损耗增加，因此k值要折中选取.本设计中，因为采用恒压限流脉冲充电，相对于传统的三阶段充电，LLC 变换器的输出最小功率较大，因此环流损耗的占比很小，所以k值可以适当选小一点.图8 Q值对增益的影响(a)与k值对增益的影响(b)仿真3 设计流程3.1 谐振点选择根据电池特性及电池初始阶段可接受电流的大小，确定最低输出电压Vmin.如图6所示，在充电起始阶段的脉冲输出功率最大，在单位电压增益点附近变换器可以获得整个系统的最高效率，考虑到参数离散性，取比Vmin电压略高一点的电压设计单位电压增益点可以保证系统的效率.随着充电的进行，Q值减小，在同一频率，增益有变大的趋势，控制系统会调节频率升高以降低输出电压，于是工作频率向谐振点靠拢.另外在恒压脉冲的限流阶段，变换器可能进入区域1，但工作频率仍靠近谐振点，因此仍然能保持较高效率.3.2 变压器匝比a的确定因为前级APFC的输出具备稳压功能，这里不需考虑电网的波动，有利于谐振腔的优化设计.在单位增益的谐振点处选择变压器的匝比，由公式(5)计算，其中Vd 是次级整流二极管的导通压降.(5)3.3 谐振腔参数计算(1)谐振电感Lr计算最小谐振电感应当能保证在短路状态下LLC变换器运行在最高频率状态下能限制输出电流不超过最大值.(6)(2)谐振电感Cr计算确定了谐振电感Lr之后，可由下式来确定谐振电容.(7)(3)k值的选择由公式(3)可知，k值为励磁电感Lm和谐振电感的比值.通常的LLC谐振变换器设计中为了减小导通损耗，在保证ZVS的前提下，k值尽量选的比较大.但根据前面的分析和仿真，在本设计中，较小的k值可以减小频率变化范围，增大增益调节范围，这对于充电应用是有益的.通常k值可在2～6之间选取.(4)励磁电感励磁电感Lm的选择必须能满足空载条件下开关管能实现ZVS：(8)式中tdead为死区时间.同时还要能在最低开关频率下达到所需要的最大增益：另外，谐振电感和k值选好后，有：Lm=k·Lr(10)最终Lm的取值取这三个值中较小的那个.但如果Lm_(maxM)<Lm(zvs)，死区时间tdead就需要重新设置.最后，为确保谐振腔工作在感性模式，电感值还需满足式(18).(11)死区时间的设置，要确保桥臂上下两个功率管不会出现同时导通的情况，这与选用的功率管的关断时间td(off)+tf相关，一般取3～5倍关断时间.4 实验验证结果及分析4.1 实验参数按前面所述设计方案，设计了一台最大输出功率为750 W的实验样机，输出电压范围48～75 VDC，最大输出电流10 A.表1给出了样机的电参数.充电对象为48 V/20 AH的铅酸蓄电池.表1 设计规范LLC谐振变换器设计规范参数符号数值最大输出功率Pomax750W输入电压Vin390VDC输出电压范围Vo＿min～Vo＿max48～75VDC输出电流范围Io＿min～Io＿max0～10A谐振频率fr133kHz谐振频率fr214kHz变压器变比a∶12．4谐振电感Lr78μH谐振电容Cr0．3μF激磁电感Lm360μH铅酸蓄电池48V/20AH4.2 实验结果在充电起始阶段，电池可接受的电流较大，以0.5 C(10 A)作为对电池充电的最大电流.第一个脉冲的起始阶段和结束阶段的实验波形如图9所示.最后一个脉冲起始阶段和结束阶段的实验波形如图10所示.图9 起始阶段实验波形(a)VO=48 V，IO-start=10 A；(b)VO=50 V，IO-finish=8 A图10 结束阶段实验波形(a) VO=62.5 V，IO-start=4.2 A；(b) VO=62.5 V，IO-finish=2.9 A第一个充电脉冲时间内LLC谐振变换器的效率曲线如图11所示，最后一个充电脉冲时间内LLC谐振变换器的效率如图12所示.图11 第一个脉冲周期效率测量曲线图12 最后一个脉冲周期效率测量曲线变换器的综合效率定义为：(12)式中的T是完成整个充电过程总的时间.实验表明，所设计的LLC谐振变换充电器的综合效率达到了92.3%.由实验波形可知，LLC谐振变换器在整个充电过程基本都工作在DCM模式，因此可以获得比较理想的效率.图13为实验样机照片.图13 实验样机照片5 结论本文给出了给出了一种高效率LLC谐振变换充电器设计方案，通过合理选择LLC谐振变换器的电压增益，结合恒压脉冲充电控制策略，优化设计LLC谐振腔参数，使整个充电过程中LLC谐振变换器的主开关器件都能工作在ZVS状态，次级整流二极管能工作在ZCS状态，LLC谐振变换器在全充电过程都处于一个较高的效率值.另外采用斜顶恒压脉冲快速充电方式，充电电流曲线更吻合电池可接受电流的马斯曲线.设计方案不需增加新的器件也不需采用特殊的控制方法，具备较好的实用价值.参考文献【相关文献】[1] 马进红，王正仕，苏秀蓉. 锂离子动力电池脉冲充电特性研究[J]. 电源学报,2013(1):30-33.[2] 胡海兵,王万宝,孙文进,等.LLC谐振变换器效率优化设计[J]. 中国电机工程学报, 2013,33(18):48-56.[3] 任仁,张方华,刘硕.基于LLC直流变压器(LLC-DCT)效率优化的死区时间与励磁电感设计[J]. 电工技术学报, 2014, 29(10):141-146.[4] Chih-Chiang Hua, Yi-Hsiung Fang et al.LLC Resonant Converter for Electric Vehicle Battery Chargers[J]. IET Power Electronics, 2016, 9(12):2369-2376.[5] Feng, W., Lee, F.C., Mattavelli, P. Optimal Trajectory Control of Burst Mode for LLC Resonant Converter[J]. IEEE Trans. Power Electron., 2013, 28(1):457-466.[6] Chao Fei, Lee, F.C., Qiang Li. Light Load Efficiency Improvement for High Frequency LLC Converters with Simplified Optimal Trajectory Control (SOTC)[C]. 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2015:1653-1659.[7] Sun, W., Wu, H., Wu, H., et al. Design Considerations and Experimental Evaluation for LLC Resonant Converter with Wide Battery Voltage Range[C]. IEEE Conf. and Expo Transportation Electrification Asia-Pacific (ITEC Asia-Pacific),2014:1-6.[8] Fariborz Musavi, Marian Craciun, Deepak S. Gautam, et al. Control Strategies for Wide Output Voltage Range LLC Resonant DC-DC Converters in Battery Chargers[J]. IEEE Transactions On Vehicular Technology, vol.63, no.3, MARCH 2014:1117-1125.[9] Christian Oeder,Thomas Duerbaum. ZVS Investigation of LLC Converters Based on FHA Assumptions[C]. 2013 Twenty-Eighth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC)，2013:2643-2648.[10] 张磊,魏晓斌,张光,等. VRLA电池快速充电技术研究[J]. 蓄电池，2007(4):170-173.。

脉冲功率技术的新发现和应用脉冲功率技术是一种比较先进的电源技术，在军事和工业领域得到广泛应用。

最早的脉冲功率技术是由美国军方在20世纪50年代研发出来的，主要用于雷达等军事电子设备的供电。

近年来，随着科技的不断进步和应用的不断拓展，脉冲功率技术已经开始向更广泛的领域渗透。

脉冲功率技术的基本原理是将高压脉冲电流存储在电容器中，然后通过高速开关器件将这些电流释放，以达到给负载供电的目的。

由于脉冲功率技术具有高效、可控和可靠等优势，因此在各种要求高性能电源的场合得到了广泛应用。

下面将着重介绍脉冲功率技术在汽车电子、机器人、医疗器械和航天航空等领域的应用。

汽车电子随着汽车电子设备的应用越来越广泛，对车载电源系统的要求也在不断提高。

脉冲功率技术因为具有高效、可靠和可控等优点而成为汽车电子领域的一个热门技术。

在汽车电子中，脉冲功率技术主要用于提供启动电流和大功率输出的控制，如电动汽车的DC/DC变换器，以及充电器等。

机器人机器人作为未来智能制造的重要组成部分，其的动力系统也需要即高效又可靠的电源。

脉冲功率技术在机器人领域的应用主要集中在电机驱动控制方面。

脉冲功率技术不仅可以有效地提高电机的启动转矩，还可以根据机器人的不同控制需求，灵活地调节电机的输出功率。

医疗器械医疗器械是一个对电源系统要求很高的行业，尤其是在手术室等高风险环境，电源稳定性和供电可靠性是必不可少的。

脉冲功率技术主要在医疗设备的超声诊断和治疗方面得到应用。

在超声技术中，脉冲功率技术可以提供高功率的超声波能量，以便更加深入地探测人体组织。

在治疗方面，脉冲功率技术可以提供相应的能量，对人体组织产生刺激作用，有助于加速组织的修复和恢复过程。

航天航空航空和航天电子设备的要求与汽车电子类似，需要高效、可靠和可控的电源系统。

脉冲功率技术在航天航空领域的应用主要用于卫星通讯和导航系统的供电。

由于这些系统是很长时间不需要维护的，在极端环境下工作，因此对电源的可靠性和持久性要求非常高。

专利名称：一种脉冲充电方法、装置及系统专利类型：发明专利
发明人：廖朝晖,刘荣平
申请号：CN202010962836.5
申请日：20200914
公开号：CN112164836A
公开日：
20210101
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及蓄电池充电领域，具体涉及一种基于蓄电池充满后的脉冲充电方法、装置及系统。

所述脉冲充电方法包括步骤：在蓄电池充电完成后，不切断充电输出且采用不同时序脉冲、涓流对蓄电池维持充电，以修复蓄电池并补充蓄电池自放电所损耗的电能。

本发明通过采用脉冲涓流对蓄电池维持充电，满足当前蓄电池充满电的状态，不会由于蓄电池过冲引起的危险或电池异常，以及通过脉冲涓流对蓄电池维持充电，提高蓄电池的使用寿命，降低蓄电池的虚电量，提高蓄电池的实电量，对蓄电池进行电能冲击，通过高频振荡清晰极板上的附作物，让附作物重新进入蓄电池的化学反应中。

申请人：威海安屯尼智能电子科技有限公司
地址：264200 山东省威海市南海新区现代路南、龙海路西
国籍：CN
代理机构：深圳市道臻知识产权代理有限公司
代理人：陈嘉琪
更多信息请下载全文后查看。

浅析直流充电系统新技术发展及社会应用问题作者：吴汉辉张宗浩来源：《时代汽车》2022年第17期摘要：隨着近年来新能源车的快速发展基于国家标准的基础上大部分主机厂会对拓扑做了很多增减。

如会增加电池温控系统，增加升压系统，减少车端充电接触器等。

以直流充电系统为对象介绍新技术给系统带来的变化及举例其中衍生的充电适应性问题，并对问题提供实践解决的参考方案。

关键词：充电系统新技术故障分析升压充电系统Analysis of New Technology Development and Social Application of DC Charging SystemWu Hanhui，Zhang ZonghaoAbstract：With the rapid development of new energy vehicles in recent years， most OEMs have made a lot of changes in topology based on national standards. For example， the battery temperature control system will be added， the booster system will be added， and the vehicle-end charging contactor will be reduced. Taking the DC charging system as the object， the article introduces the changes brought by the new technology to the system and the charging adaptability problems derived from it， and provides a practical solution to the problems.Key words：charging system， new technology， failure analysis， boost charging system1 引言近年来新能源车的销售量爆发增长，新能源车的普及程度愈发提高。

应用在直流充电屏中的几项新技术
董振彪
【期刊名称】《上海电器技术》
【年(卷),期】1998(000)002
【总页数】3页(P43-45)
【作者】董振彪
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.PLC与触摸屏在直流充电桩中的通信研究 [J], 李洁;胡晓东;刘岩
2.触摸式液晶屏二次开发中几项关键技术研究 [J], 夏心江;吴志国;胡钢
3.林业新技术的推广应用在林业产业发展中的经济效益研究 [J], 肖毅;罗泳加;翁文源;郭征楠
4.新技术应用在小学数学教学中的策略研究 [J], 彭婷
5.超声及新技术应用在取环术前风险评估中的价值 [J], 上官云;赖桂凤;林燕斌;黄琳;李玉娟;黄美勤
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。